硅基本知识介绍
硅是比锗更经得起当今器件工艺发展考验的半导体材料。在1966年已经生产40000千克半导体级硅(单晶超纯硅,杂质含量小于1/109),从而制造出40亿个元件。到1966年,用于这方面的硅已超过锗的用量。
由硅晶体管和其他元件组成的集成电路,集成度越来越高,规模越来越大,而元件则愈做愈小。一个直径为75毫米的硅片,可集成几万至几十万甚至几百万个元件,形成了微电子学,从而出现了微型计算机、微处理机等。
在铝衬底上,生长—层10—25微米厚的多晶硅薄膜,就是一种便宜而轻巧的太阳能电池材料,适于在太空和地面上使用。
硅是同位素电池中换能器的主要材料。换能器是将同位素热源发出的热能转变为电能的装置。硅-锗合金做的换能器,其工作温度可达1000℃,机械性能和抗氧化性能很好,高温下不易蒸发和中毒,无论在真空还是空气中都能工作。
航天飞机用的耐热而极轻的硅瓦,在航天飞机返回大气层时,它可保护机身不受超过1000℃高温的损伤。
天然橡胶和合成橡胶的使用温度,一般都在150℃以下,否则就会老化变质。20世纪40年代发展起来的硅橡胶,是以硅一氧一硅为主链的半无机高分子弹性体,兼有无机材料和有机材料的某些特点,使用温度范围宽广。硅橡胶具有优异的耐臭氧、耐碱、生理惰性(对人机体没有不良影响,可做为某些脏器的修复材料,如人工关节)和电气性能。某些特殊结构的硅橡胶,更具有优良的耐油、耐溶剂、耐辐射等特性,因此硅橡胶已广泛用于航空、宇宙航行技术、电气及电子工业部门。
用110—2甲基乙烯基硅橡胶做生胶原料,乙炔炭黑做填料可制成导电橡胶,是电子表中连接集成电路与液晶屏的理想导电材料。
硅酸在水中能形成凝胶,因此可制得一种吸附剂---硅胶。硅胶是一种极性吸附剂,对H20等极性物质都有较强的吸附能力,工业上常用做干燥剂和吸附剂。
硅酸钠的水溶液叫水玻璃,工业上称做泡花碱。木材及织物浸过水玻璃后,可以防腐,不易着火。
硅溶胶是以Si02为基本单位的水中分散体。在羊毛纺织过程中,它可做为轻纺上浆的胶剂,以减少羊毛纤维的断头率,在涂层中含有硅溶胶,可提高无机纤维材料的表面抗热强度。
在搪瓷器皿制造业中,加进硅溶胶以后,可降低膨胀系数,以改进对四氟乙烯的粘合性,在玻璃及玻璃陶瓷中亦有同样效果。若在玻璃中掺入25—30%的硅溶胶,可制得优质的硅硼酸玻璃。
某些钠硼硅酸盐玻璃(含氧化钠、氧化硼和氧化硅)经过热处理,原子重新组合,就分为互不熔混的两部分。一部分主要含氧化硅,另一部分主要含氧化钠和氧化硼。如果再用酸处理,那么二氧化硅将不受酸的影响而留下来,而氧化钠和氧化硼则溶于酸中,剩下众多的空洞一—微孔,于是就制成了用途广泛的微孔玻璃。
将微孔玻璃烘干,烧结,就得到高硅氧透明玻璃。它耐高温,热稳定性好,透紫外线能力强,可在多方面代替石英玻璃,适宜做高温观察窗,比如宇宙飞船上的观察窗。迫过它去观察物体,不会发生变形,因为它的光学均匀性也很好。
如果在普通的钠铝硼硅酸盐玻璃中加入少量卤化银做感光剂,微量铜做增感剂,用玻璃常规工艺熔化,退火再经适当处理,就能制成卤化银光色玻璃。它会因光的强度不同而改变颜色,在强光防护、显示装置、光信息存储、交通工具上的挡风玻璃等方面,都有重要用途。
纯净的二氧化硅晶体叫做石英。石英在1600℃熔化成粘稠液体,内部变为无规则形态,再遇冷时,因为粘度大而不易再结晶,成为石英玻璃。它有很多特殊的性质,如能让可见光和紫外光通过,可用它制造紫外灯和光学仪器;它的膨胀系数小,能经受温度的剧变,而且有很好的抗酸性(除氢氟酸外),因此,常被用来制造高级化学器皿。
医用激光器配置的光能传输系统是用石英光导纤维制成的,它不仅细巧轻便,灵活自如,且可将激光能量传入人体内脏器官进行医治。
一种新型水泥——双快水泥,具有快凝、快硬的特点。它浇注一天后的强度,相当于普通水泥浇注7-28天的强度,可用于滑升模板施工、预应力混凝土构件、砌块的快速成型和脱模,也可用它做矿井巷道喷射混凝土或机械铸件造型自硬砂。
SiC叫碳化硅,又叫金刚砂。它具有类似金刚石的结构,硬度极大,而且分解温度又很高,所以在工业上大量用作磨料。
氮化硅陶瓷的强度和硬度很高,抗热震性和耐化学腐蚀性好,摩擦系数小且有自润性,是一种优越的耐磨材料。用氮化硅陶瓷制成的机械密封圈,经过几百到几千小时的运转后,磨损较小,寿命较原用材料提高几倍到十几倍。
以碳化硅陶瓷为基板的碳化硅远红外辐射板,被加热到一定温度后,能辐射出2—15微米以上的长波红外线,它对有机物,高分子物质以及对远红外线有强烈吸收峰的含水物质等,有很高的干燥效率。
铍基本知识介绍
铍的密度为铝的l/3,强度几乎与钢相等,坚固性与钼相似,熔点高达1300度左右,接近不锈钢,传热本领是钢的三倍,铝的二倍半,是金属中最好的良导体。透x射线能力最强,比铝强16倍,有“金属玻璃”之称。
铍对铜的性能有极好的影响。含铍1%一3.5%的铍青铜。机械性能优良,抗拉强度比一般钢铁大几倍,用铍青铜制成的弹簧,可以压缩几亿次以上,利用铍青铜耐腐蚀抗高压的性能,常用它来制造深海探测器和海底电缆,铍青铜也常常被用来制造气阀座、手表的游丝,振动片、高速轴承、轴套、耐磨齿轮、焊接电极以及其他精密仪器上的零件等。
疲劳是许多金属和合金的一种“职业病”。如果在钢中加入少量铍,它就象吃了一剂“灵丹妙药”,使钢的“职业病”药到病除。用这种钢制成小汽车弹簧,可以经受1400万次冲击,也不会出现疲劳的痕迹。含镍铍青铜,不会被磁铁吸引,不受磁场磁化,所以是制做防磁零件的好材料。
铍的氧化物比重小、硬度大,熔点高达2450℃,而且能够象镜子反射光线那样把中子反射回去。这既可以防止反应堆中肉眼看不见的射线伤害人体健康,保证工作人员的安全,又能减少中子漏跑的数量,节省“弹药”,维持链式反应的顺利进行,所以铍是建造原子锅炉“住房”的好材料。现在,几乎各种各样原子反应堆都要用铍作中子反射体。建造一座大型的原子反应堆,需要金属铍两吨多。
在原子核反应堆里,为了让原子核释放出巨大的能量,需要用极大的力量去轰击原子核,使其发生分裂。中子被用来作轰击原子核的“炮弹”。而铍正是一种能够提供大量中子炮弹且效率很高的“中子源”。原子锅炉“点火”以后,还要进一步使它真止‘燃烧’起来。中子轰击原子核,原子核发生分裂,放出能量,同时产生新的中子。新中子速度极快, 达到每秒几万公里,必须使这类快中子减慢速度,变成慢中子,才能使核裂变持续不断地进行,使原子燃料真正燃烧起来。铍对快中子有很强的“制动”能力。所以铍是原子反应堆里能效很高的减速剂。在所有降低中子速度的材料中,铍被认为是最好最可靠的材料。
铍合金是制造飞机的方向舵、机翼箱和喷气发动机金属构件的好材料。现代化战斗机上的许多构件改用铍制造后,由于重量减轻,使飞机的行动更加迅速灵活。有一种新设计的超音速战斗机——铍飞机,飞行速度可达每小时4000公里,相当于音速的三倍多。有人作过统计,在一架现代化的大型飞机上,有1000多个零件是用铍合金制造的。
当人造地球卫星和宇宙飞船高速穿越大气层的时候,机体与空气分子摩擦会产生高温。铍作为它们的“防热外套”,能够吸收大量的热并很快散发出去,这样就可以防止温度过分升高,保障飞行安全。当今有许多超音速飞机的制动装置是用铍来制造的.因为铍有极好的吸热、散热性能,飞机制动时产生的热量,很快就会被散失。
铍燃烧时可释放出巨大的能量。每公斤铍完全燃烧放出的热量高达15000千卡,因此它可以作为高效率的火箭燃料,在航天发动机中大显身手。
氧化铍具有高耐热性(熔点为2570℃)、相当强的耐化学腐蚀性和高导热性,因此被广泛用于工频感应炉和制造熔炼金属及合金的坩埚。氧化铍坩埚可用来在真空中炼铍,铍可完全不和氧化铍发生化学反应。氧化铍还是原子反应堆释热元件外壳的主要材料。
铍的化合物中以氧化铍、氟化铍、氯化铍、硫酸铍、硝酸铍等毒性较大,而金属铍及铍的复盐毒性较小。
锂基本知识介绍
锂号称“稀有金属”,其实它在地壳中的含量不算“稀有”,地壳中约有0.0065%的锂,其丰度居第二十七位。已知含锂的矿物有150多种,其中主要有锂辉石、锂云母、透锂长石等。海水中锂的含量不算少,总储量达2600亿吨,可惜浓度太小,提炼实在困难。某些矿泉水和植物机体里,含有丰富的锂。如有些红色、黄色的海藻和烟草中,往往含有较多的锂化合物,可供开发利用。我国的锂矿资源丰富,以目前我国的锂盐产量计算,仅江西云母锂矿就可供开采上百年。
锂不但是既轻又软、比热最大的金属,而且还是在通常温度下呈固体状态的一般材料中最轻的一种,通常贮藏于煤油或液体石蜡中。纯锂的比重跟干燥的木材差不多,等于一般称作轻金属的铝的密度的五分之一,几乎只有同体积水的重量的一半。即使把锂放到汽油中,它也会象软木塞一样轻轻地浮起来。
在室温条件下,锂能和空气中的氮气和氧气发生强烈的化学反应。由于锂具有和氢、氧、氮、碳及氧化物、硅酸盐等物质结合的能力,冶金工业部门把锂作为“捕气剂”、“脱流剂”,可以消除金属铸件中的孔隙气泡、杂质和其他缺陷。
荧光屏是把荧光物质涂在玻璃上制成的。不过这不是普通的玻璃,而是加进了锂的锂玻璃。在玻璃中加进锂或锂的化合物,可以提高玻璃的强度和韧性。
把含锂的陶瓷涂到钢铁或铝、镁等金属的表面,形成一层薄而轻、光亮而耐热的涂层,可作喷气发动机燃烧室和火箭、导弹外壳的保护层。锂与铝、镁、铍等“合作”组成合:金,既轻又韧,已被大量用于导弹、火箭、飞机等制造上。
润滑剂中加进锂的化合物,可以大大改善润滑效能。此种润滑剂适用于温度在—50℃至200℃的范围,因此被广泛应用于航空、动力等部门的各种机械装置和仪器仪表。
某些锂的有机化合物,如硬脂酸锂、软脂酸锂等,它们的物理姓能不随环境温度变化而改变,因此是二种安全可靠的润滑剂,并具有“永久性”作用。如果在汽车的一些零件上加一次锂润滑剂,就足以用到汽车报废为止。
氢化锂遇水发生猛烈的化学反应,产生大量的氢气。两公斤氢化锂分解后,可以放出氢气566千升。氢化锂的确是名不虚传的“制造氢气的工厂”。第二次世界大战期间,美国飞行员备有轻便的氢气源——氢化锂丸作应急之用。飞机失事坠落在水面时,只要一碰到水,氢化锂就立即与水发生反应,释放出大量的氢气,使救生设备(救生艇、救生衣、讯号气球等)充气膨胀。
碱性蓄电池组的电解溶液里有氢氧化钠溶液,现在加入几克氢氧化锂溶液,蓄电池的使用寿命可以增加两倍,工作温度范围可加大到-20℃----40℃。
锂——氯、锂——硒之类的电池,已在手机、笔记本电脑以及某些国防军事部门中得到应用。用锂电池发电来开动汽车,行车费用只有普通汽油发动机汽车的三分之一。锂高能电池是一种很有前途的动力电池。它重量轻,贮电能力大,充电速度快,适用范围广,生产成本低,工作时不会产生有害气体,不至于造成大气污染。由锂制取氚,用来发动原子电池组,中间不需充电,可连续工作20年。
氢弹里装的不是普通的氢,而是比普通氢几乎要重一倍的重氢或重二倍的超重氢。用锂能够生产出超重氢——氚,还能制造氢化锂、氘化锂、氚化锂。早期的氢弹都用氘和氚的混和物作“炸药”,当今的氢弹里的“爆炸物”多数是锂和氘的化合物——氘化锂。我国1967年6月l7日成功地爆炸的第一颗氢弹,其中的“炸药”就是氢化锂和氘化锂。1公斤氘化锂的爆炸力相当于5万吨烈性梯恩梯炸药。据估计,l公斤铀的能量若都释放出来可以使一列火车运行4万公里; l公斤氘和氚的混和物却可以使一列火车从地球开到月球;而I公斤锂通过热核反应放出的能量,相当于燃烧20000多吨优质煤,比1公斤铀通过裂变产生的原子能人10倍。
铯基本知识介绍
铯是一种化学元素,它的化学符号是Cs,它的原子序数是55,是一种带银金色的碱金属。
铯色白质软,熔点低。在空气中容易氧化。是制造真空件器、光电管等的重要材料,化学上用做催化剂。
锇基本知识介绍
锇是一种化学元素,它的化学符号是Os,它的原子序数是76。
锇是银白色的过渡金属,是密度最大的元素。锇可在铂矿中发现。
锇可添加到合金中,例如钢笔笔尖、电子开关等需要高硬度及耐用性的地方。
锇在空气中可缓慢生成有刺激性的四氧化锇气体,此物对人眼伤害很大,锇的拉丁文名正是由它而来(名字的意思是“恶臭”)。
铱基本知识介绍
铱是一种化学元素,它的化学符号是Ir,它的原子序数是77。
铱是银白色过渡金属,是密度第二大的元素,仅次于锇。铱可在铂矿中发现。
恐龙等史前动物的绝种,据说是由小行星撞击地球时所带来的铱引致。
铱亦像锇一样,可在合金中使合金更能抵抗高温及腐蚀,例如用在高温装置或电子开关等地方。
硒基本知识介绍
硒在地壳中含量并不太少,占十万分之八,比锑、银、汞等多好几倍以至几十倍,不过,它分布很分散,很少有集中的矿物。硒一般以极少量存在于若干硫化矿内。平常,人们大都是从电解铜厂的阳极泥、硫酸厂的硫黄燃烧炉的烟道灰中提取硒。目前,全世界硒的年产量约为700吨左右。
硒是红色的单斜晶体,还有一种更稳定的硒,是灰色的六力菱形晶体,闪耀着金属般的光泽。红硒和灰硒是硒的同素异形体。红硒在受热后,会迅速变成灰硒。灰硒的熔点为2l7℃。灰硒的重要特性是它具有典型的半导体性能,可以用于无线电的检波和整流。硒整流器具有耐负荷、耐高温、电稳定性好等特点。
硒对光非常敏感。据测定,在充足阳光的照射下,硒的导电率比在黑暗时要大一千倍。这样,硒被用来制造光敏电阻和光电管,在自动控制、电视等方面,有着广泛的用途。硒还被制成光电池。
硒有毒,它的所有化合物均有剧毒。硒的化合物掉在皮肤上,会产生斑疹。硒中毒后,人会感到头痛,长期丧失嗅觉。
在化学工业上,硒用作石油热裂解的催化剂。在橡胶中加入少量的硒,可使橡胶的抗磨性提高50%。染料工业也消耗大量的硒,如在硫化镉中加入硒,可制得橙、黄、褐等色染料,这种染料耐晒、耐热、十分稳定。含铬、锌等金属的硒染料,十分耐腐蚀。
在铸铁、不锈钢、铜合金中加入千分之三到千分之五的硒,可以提高它们的机械性能,结构更加致密。
硒的化学性质和硫相似。硒在250℃时,能和氢气化合,生成硒化氢。硒化氢具有近似硫化氢的剧臭。硒在空气中能燃烧,生成白色的二氧化硒的细小晶体。二氧化硒溶于水,生成亚硒酸。亚硒酸经氧化剂氧化后,变成硒酸。硒酸可以溶解黄金。
砷基本知识介绍
砷在自然界中主要以硫化物和氧化物的形式存在。主要矿物有雄黄(As2S2)、雌黄(As2S3)、砒石(As2 O3)毒砂(FeAsS)。古罗马人和希腊人称雄黄为砷。
砷是灰色的晶体。它是非金属,却具有金属般的光泽,并善于传热和导电。砷很脆,易被碾成粉末,容易挥发,加热到610℃,便可不经液态,直接升华,变成蒸气,砷蒸气具有一股难闻的大蒜臭味。
砷有三种同素异形体,灰砷、黑砷和黄砷。黑砷也叫无定形砷,加热到285 ℃时会变成灰砷。黄砷在暗处会发光,受到光线照射时,也很容易变成灰砷。
纯砷的用途不大。在铅中加入0.5%的砷,可增加铅的硬度,这种铅用来铸造弹丸。
砷的最重要的化合物是三氧化二砷,俗名砒霜,是烈性毒药。砷的化合物,都是有毒的。在古代,炼金家用毒蛇作为代表砷的符号。现在砒霜被大量用于制作无机农药。如果人畜不慎而误中砷毒,可服用新鲜的氢氧化亚铁悬浮液来解毒。砷的其他化合物,如亚砷酸钠、亚砷酸钙、砷酸铅、砷酸钙,砷酸锰等也都是常用的农药。在制造这些含砷农药的工厂里,空气中的含砷量必须低于0.3毫克/米3。
雌黄的成分是三硫化二砷,晶体多呈柱状,橙黄色,略透明,燃烧时放出大蒜的气味,供制颜料或作褪色剂用。
钌基本知识介绍
俄国化学家、生物学家、药学家克劳斯发现化学元素钌。
1828年,贝采里乌斯和俄国多尔巴特大学的化学教授奥桑(Osann,G.W.)到乌拉尔山的铂矿去考察。他们研究了用王水溶解粗制铂后的残渣,贝采里乌斯从中取得钯、锇、铑、铱四种金属。奥桑则不同,他以为自己发现了三种新金属,并命名为Pluranium、ruthenium、Polinium。
1840年克劳斯对铂溶在王水中的残余物深感兴趣。他从彼得堡的一名炼铂匠那里购来铂渣两磅。经分析后,从中不仅提出微量的钯、铑、锇、铱等金属、并取得百分之十的铂。这个分析结果克劳斯呈报政府矿物当局,财政大臣康克林伯爵完全赞成克劳斯的研究报告。政府矿物工程师主任契夫金赠给二十磅铂渣作为礼物。
克劳斯将铂渣、苛性钾、硝酸钾混在一起,放在银坩埚中加热烧红,约经过一个半小时,把反应后熔块投到大量水中,放在黑暗的地方静置四昼夜,色的溶液。加入硝酸酸化,可见柔软的黑色沉淀物(二氧化锇)析出(其中含有部分氧化钌)。克劳斯将黑色沉淀物与王水一同蒸馏,可得黄色晶体(四氧化锇)。在蒸馏后所余的残渣中加入氯化铵溶液,得到一种盐(氯钌化铵)。锻烧此盐,得到海绵状的金属。
克劳斯出于爱国的热情,同时也为了表彰奥桑的工作,新金属的名称仍保留Ruthenium(钌)字,意即“俄罗斯”。
钌的化学性质很稳定,在温度达100℃时,对普通的酸包括王水在内均有抗御力。
钌是极好的催化剂,常用于氢化、异构化、氧化和重整反应中。
镉基本知识介绍
由德国革丁根大学化学兼药学教授斯特罗迈尔在1817年发现。
婴儿出生时,体内并没有镉,随着年龄的增长,镉进入人体后,只有少量能随尿排出,大部分在人体内慢慢积累起来。积聚在人体内的镉,能破坏人体内的钙,使受害者的骨头逐渐变形。受害者的初期症状为腰、背、下肢疼痛,以后疼痛逐渐加剧,步行时象鸭子般臀部左右摇摆,容易发生病理性骨折。日本人称之为“骨痛病”或“疼疼病”。
水稻对土壤中的镉的吸收主要是在抽穗开花以前的营养生长期,在这个期间的吸收量占整个生育期吸收总量的91%。用含镉废水长期不适当地灌溉稻田时,除了稻的产量直接受到影响外,植株还能吸收土壤中的镉并使之在大米中积累。根据国外报道,如果人们长期食用含镉1ppm以上的大米,就会造成骨痛病。
食物中含镉,饮水中也含镉。一般说来,在肠道内水中的镉比与食物相结合的镉容易吸收。因此,我们更应该经常检查自来水和其他饮料中的镉。天然软水每升含镉1.5微克, 而通过铜管的水含10.2微克,通过白铁管的水含16.3微克。通过铜管和白铁管的水的含镉量都已超过国际饮用水水质标准的规定,该标准规定饮用水中镉含量不得超过10微克/升。铜管本身含镉3—57ppm,部分来自焊剂。白铁管含镉140一400ppm,白铁管是镀锌的水煤气管,若锌不纯,可使含镉量高达1.5%。软水吸收了空气中的二氧化碳,是偏酸性的,而pH值小于8的液体即能腐蚀铜管和铁管,使水污染。在山区及乡村等不用自来水的地区就没有了这一镉的来源。
酸性食品或饮料能从镀镉的器皿和上釉的陶瓷器皿上溶出镉。一般工业用锌含有1%的镉,所以镀锌的食品器皿应禁止用来盛装酸性食品。
空气是人体中镉的另一个来源。空气中的镉来自工厂中燃烧石油和煤所排出的烟。城市里每立方米空气中约含镉0.02微克,在有镉污染的工业区,空气中含镉量将更高。
在地壳中锌与镉之比为500一1000。实验室中以特别低镉饲料喂着的大鼠的肾脏中,锌与镉之比为464—500。因高血压死亡的人,锌与镉之比为1.4左右,有的甚至不到1.0。食物中含锌量比常量少了或含镉量多了,都能引起镉在人体中的积聚。从预防镉中毒的角度来看,应尽量选食锌与镉的比值大于40的食物,如牡蛎、谷类、面筋、豆芽、根菜、坚果等。
根据软硬酸碱理论,软酸和软碱可形成稳固的化合物。镉的阳离子Cd2+是软酸,碘的阴离子I-是软碱。所以,如果人体中有,Cd2+就会与I-结合,变为无毒,排出体外,从而减少人体中Cd2+的积聚。海带和紫菜中含有大量的碘,所以多食、常食这些实物显然是有益的。
汞基本知识介绍
汞(mercury,Hg),又称水银,是唯一在常温下呈液态并易流动的金属。比重13.595,蒸气比重6.9。汞很易蒸发到空气中引起危害,因为:1、在0℃时已蒸发,气温愈高,蒸发愈快愈多;每增加10℃蒸发速度约增加1.2~1.5倍,空气流动时蒸发更多。2、汞不溶于水,可通过表面的水封层蒸发到空气中。3、粘度小而流动性大,很易碎成小汞珠,无孔不入地留存于工作台、地面等处的缝隙中,既难清除,又使表面面积增加而大量蒸发,形成二次污染源。4、地面、工作台、墙壁十天花板等的表面都吸附汞蒸气,有时,汞作业车间移作它用,仍残留有汞危害的问题。工人衣着及皮肤上的污染可带到家庭中引起危害。
有关金属汞的生产很多,例如汞矿的开采与汞的冶炼,尤其是土法火式炼汞,空气、土壤、水质都有污染;制造。校验和维修汞温度计、血压计。流量仪、液面计、控制仪、气压表、汞整流器等,尤其用热汞法生产危害更大;制造荧光灯、紫外光灯、电影放映灯、X线球管等;化学工业中作为生产汞化合物的原料,或作为催化剂如食盐电解用汞阴极制造氯气、烧碱等;以汞齐方式提取金银等贵金属以及镀金、馏金等;口腔科以银汞齐填补龋齿;钚反应堆的冷却剂,等等。
汞的无机化合物如硝酸汞(Hg(NO3)2)、升汞(HgCl2)、甘汞(HgCl)、溴化汞(HgBr2)、砷酸汞(HgAsO4)、硫化汞(HgS)、硫酸汞(HgSO4)、氧化汞(HgO)、氰化汞(Hg(CN)2)等,用于汞化合物的合成,或作为催化剂、颜料、涂料等;有的还作为药物,口服、过量吸入其粉尘及皮肤涂布时均可引起中毒。此外,雷汞(Hg(CNO)2?1/2H2O)用于制造雷管等。
钽基本知识介绍
1钽用于制作钽电容器:钽粉、钽丝是制作钽电容器的关键材料,钽电容器是最优秀的电容器。铌亦可制作电容器
2钽用于制作耐高温钽制品:钽能耐高温,强度和刚度良好,是制作真空高温炉用发热部件、隔热部件和装料器皿的优质材料
3钽铌用于制作耐腐蚀钽铌制品:钽铌是优质耐酸碱和液态金属腐蚀的材料,在化学工业中可用于制作蒸煮器、加热器、冷却器、各种器皿器件等
4钽铌在航空航天工业中的应用:用于制作航空航天飞机、火箭、潜艇等的发动机部件,如燃烧室、燃烧导管、涡轮泵等。如WC-103 Nb-Hf-Ti高温铌基合金是优质宇航用材料,用作火箭加速器喷管、宇宙飞船推进加力装置和喷管阀门等。
5钽用于制作穿甲弹的衬件:该项应用目前主要在美国,是导弹的一种,如TOW2B导弹
6碳化钽作硬质合金的添加剂:硬质合金主要用作刀具、工具、模具和耐磨耐蚀结构部件,添加TaC可提高其硬度、强度、熔点等性能。NbC亦可此用,性能次于TaC
7铌是钢铁的主要添加剂。添加铌的微合金钢,使钢材晶粒细化,可提高钢的强度和韧性,75%左右的铌应用于该领域
8铌用作超导材料:Nb-Ti合金是当今应用最广、用量最大的超导材料,如Nb47Ti,在高能物理中有重要应用,是大型强子对撞机、重离子对撞机等高能粒子加速器首选的实用超导材料;Nb3Sn是仅次于Nb-Ti的实用超导材料。
9氧化钽、氧化铌是制作钽铌人工晶体的原料:Ta2O5、Nb2O5是制作LT、LN等晶体的原料,LT、LN是重要的压电、热电和非线性光学材料,在激光和微声表面波等技术领域中有重要用途
10铌在原子能工业中的应用:Nb的中子俘获截面小,热导率和强度高,在原子能反应堆中用作核燃料包套材料、核燃料合金添加剂、热交换器结构材料
11其它应用:阴极溅射钽涂层、高真空吸气泵钽活性材料、Nb2O5和Ta2O5作光学玻璃改性剂和化工催化剂、Ta、Nb在医疗器械和工艺美术品中的应用等
钽的表面能形成致密稳定、介电强度高的无定形氧化膜,易于准确方便地控制电容器的阳极氧化工艺,同时钽粉烧结块可以在很小的体积内获得很大的表面积,因此钽电容器体积小、容量大、漏电流低、使用寿命长、综合性能优异,是最优秀的电容器,不仅在常规条件下比陶瓷、铝、薄膜等其它电容器体积小、容量高、功能稳定,而且能在许多为其它电容器所不能胜任的严峻条件下正常工作。由于钽电容器具有其它诸多电容器不可比拟的优异特性,在微电子科学和表面贴装技术领域,几乎无可等效替代的其它电容器与之竞争,因此60~65%的钽以电容器级钽粉和钽丝的形式用于制作钽电容器。钽电容器已日益广泛应用于通讯(程控机、交换机、手机、传呼机、传真机、无绳电话)、计算机、汽车、家用和办公用电器、仪器仪表、航天航空、国防军工等领域和科技部门。
锌基本知识介绍
锌也是人类自远古时就知道其化合物的元素之一。锌矿石和铜熔化制得合金——黄铜,早为古代人们所利用。但金属状锌的获得比铜、铁、锡、铅要晚得多,一般认为这是由于碳和锌矿共热时,温度很快高达1000 ℃以上,而金属锌的沸点是906℃,故锌即成为蒸气状态,随烟散失,不易为古代人们所察觉,只有当人们掌握了冷凝气体的方法后,单质锌才有可能被取得。
纯锌具有银白色的金属光泽,然而在空气中锌却呈灰蓝色,这是因为锌的化学性质比较活泼,与空气中的水、二氧化碳和氧气发生了化学反应,生成一层极薄的碱式碳酸锌:
这层薄膜保护着里面的锌不再生锈。根据这个道理,人们用锌来保护铁。
白铁皮、铅丝(镀锌的铁丝)、自行车的辐条、五金零件和仪表螺丝等都是镀锌制品。镀上锌的白铁皮,表面上有一层美丽的冰花,那就是锌的晶体。白铁皮比马口铁要耐用得多。马口铁是镀锡制品,只要碰破了一块,会很快腐蚀掉。而白铁皮即使碰破一大块,也不会很快被腐蚀。这是因为在金属活动顺序里:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au,金属的活泼性依次由强减弱,Zn比Fe活泼,Fe又比Sn活泼。所以活泼的Zn比Fe容易失去电子被氧化变成锌的二价离子而发生锈蚀,保护了Fe不受腐蚀;而Sn不如Fe活泼,只能眼睁睁地看着Fe被腐蚀掉却爱莫能助。这就是焊锡补的脸盆反而烂得更快的原因。Zn正是发挥了这种“牺牲自己,保护他人”的长处,人们在水闸、水下钢柱、船舰的尾部、船锚和锅炉内壁,将Zn块镶嵌在钢铁的表面,充当防锈的卫士。Zn块不断地被锈蚀而消瘦,以至最终被新的Zn块替换上去,却保护了它相邻的钢铁安居乐业。
椐统计,全世界生产的Zn有40%用来制造镀锌的钢板、管材和白铁皮。Zn是Fe的忠诚卫士。此外,Zn还用来制造Zn──Cu合金—黄铜和干电池等。
锌是人体必需的微量元素之一,是人体多种蛋白质的核心组成部分,它们在生命活动过程中起着转运物质和交换能量的“生命齿轮”作用。人若缺锌,骨骼生长和性发育都会受到影响,缺锌的人常常表现出食欲不好,味觉不灵敏,伤口不易愈合等症状。但过多摄入锌对人体有害,会引起头晕、呕吐和腹泻等。
锌也是植物生长不可缺少的元素,硫酸锌就是一种常用的微量元素肥料。
锌的主要矿物有闪锌矿ZnS、菱锌矿ZnCO3、红锌矿ZnO和常与铅矿共生的铅锌矿。
锌的化学性质和镉相近,与铜和铝相似,是比较活泼的金属元素。
镧(La) 基本知识介绍
"镧"这个元素是1839年被命名的,当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素,他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。 镧的应用非常广泛,如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料(兰粉)、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中,光转换农用薄膜也用到镧,在国外,科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。
铈(Ce)基本知识介绍
"铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯,瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的,以纪念1801年发现的小行星--谷神星。
铈的广泛应用:
(1)铈作为玻璃添加剂,能吸收紫外线与红外线,现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线,还可降低车内温度,从而节约空调用电。从1997年起,日本汽车玻璃全加入氧化铈,1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨,美国约1000多吨。
(2)目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中,可有效防止大量汽车废气排到空气中美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。
(3)硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中,可对塑料着色,也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。
(4)Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器,通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器,还可用于医学。铈应用领域非常广泛,几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。
镨(Pr) 基本知识介绍
大约160年前,瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素,但它不是单一元素,莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似,便将其定名为"镨钕"。"镨钕"希腊语为"双生子"之意。大约又过了40多年,也就是发明汽灯纱罩的1885年,奥地利人韦尔斯巴赫成功地从"镨钕"中分离出了两个元素,一个取名为"钕",另一个则命名为"镨"。这种"双生子"被分隔开了,镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。镨是用量较大的稀土元素,其用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。
镨的广泛应用:
(1)镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中,其与陶瓷釉混合制成色釉,也可单独作釉下颜料,制成的颜料呈淡黄色,色调纯正、淡雅。
(2)用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料,其抗氧性能和机械性能明显提高,可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马达上。
(3)用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂,可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用,用量不断增大。
(4)镨还可用于磨料抛光。另外,镨在光纤领域的用途也越来越广。
钕(Nd) 基本知识介绍
伴随着镨元素的诞生,钕元素也应运而生,钕元素的到来活跃了稀土领域,在稀土领域中扮演着重要角色,并且左右着稀土市场。
钕元素凭借其在稀土领域中的独特地位,多年来成为市场关注的热点。金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁体的问世,为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。钕铁硼磁体磁能积高,被称作当代"永磁之王",以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。阿尔法磁谱仪的研制成功,标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。钕还应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.5~2.5%钕,可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性,广泛用作航空航天材料。另外,掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束,在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上,掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。随着科学技术的发展,稀土科技领域的拓展和延伸,钕元素将会有更广阔的利用空间。
钷(Pm) 基本知识介绍
1947年,马林斯基(J.A.Marinsky)、格伦丹宁(L.E.Glendenin)和科里尔(C.E.Coryell)从原子能反应堆用过的铀燃料中成功地分离出61号元素,用希腊神话中的神名普罗米修斯(Prometheus)命名为钷(Promethium)。钷为核反应堆生产的人造放射性元素。
钷的主要用途有:
(1)可作热源。为真空探测和人造卫星提供辅助能量。
(2)Pm147放出能量低的β射线,用于制造钷电池。作为导弹制导仪器及钟表的电源。此种电池体积小,能连续使用数年之久。此外,钷还用于便携式X-射线仪、制备荧光粉、度量厚度以及航标灯中。